Кафедра теоретических основ и общей электротехники
Отчёт
По лабораторной работе №9
«Исследование влияния характера элементов цепи на форму тока при несинусоидальном напряжении источника».
Выполнил студент II курса
группы ЭM-103, ИЭЭ
Топал О.Б.
Работа выполнена совместно
со студентами:
Красова С.
Морару А
Руководитель: Ярмолович В.Я.
Оценка:
Одесса 2012
Краткое содержание работы
Изучить влияние резистора, катушки и конденсатора на формы кривых тока при действии несинусоидального напряжения с последующей сравнительной оценкой кривых. В результате выполнения лабораторной работы студенты должны знать влияние характера элемента цепи на гармонический состав тока при несинусоидальном напряжении источника; уметь выполнять экспериментальным и расчетными путями гармонический анализ формы кривой тока; приобрести навыки сравнения различных периодических несинусоидальных функций.
Различая зависимость сопротивлений резистора, катушки и конденсатора от частоты приводит к существенному различию в формах тока при действии несинусоидального напряжения. Отклонение формы тока от синусоидальной, наблюдаемое с помощью осциллографа, может быть охарактеризовано количественно на основе гармонического анализа.
Представление несинусоидального тока гармоническими составляющими имеет вид:
i = Io+Im1sin(ω1+Ψi1)+…+Imksin(kω1t+Ψik)+…
В работе используется источник переменного напряжения при различных формах выходного сигнала, элемент наборного поля №01 и блоки переменных сопротивлений, индуктивности и емкости. Все необходимые для анализа параметры определяются с помощью осциллографа.
Задачи работы – получение кривых тока в цепи при различных по характеру элементах (резистор, катушка, конденсатор) и заданном несинусоидальном напряжении источника; качественная оценка влияния вида элемента на гармонический состав тока; разложение на гармонические составляющие кривых напряжения и тока и сравнительный анализ по значениям оценочных коэффициентов.
Порядок и методика выполнения исследований
1. Включить источник переменного напряжения и, подключив его выход к осциллографу, выставить форму, частоту и максимальное напряжение согласно варианту задания (табл.1)
| Вариант | Параметры источника | R, Ω | L, mH | C, μF | ||
| Форма сигнала | f, kHz | Umax, V | ||||
Таблица.1
2. Зарисовать кривую заданного напряжения на кальку и указать масштабы напряжения mu и времени mt. Имея в виду, что в работе исследуется влияние трех элементов на форму кривой тока, предусмотреть в отчете три графика u(t), с которыми в последующем будут совмещаться графики токов соответствующих элементов.
|
 |
От
|
 |  | ||
на вход
осциллографа
4. Подключить осциллограф и блок переменного сопротивления к схеме, как показано на рис 2. В качестве дополнительного резистора R0 использовать элемент наборного поля № 01. Получив на экране изображение кривой тока iR резистора, зарисовать ее на кальку.
5. Выполнить аналогичные действия, при поочередном подключении катушки и конденсатора. Получив осциллограммы нанести на кальку.
6. При разбиении исследуемых кривых для гармонического анализа на равные Р интервалов следует учесть, что, используя ПМК с программой 1,2,9, число интервалов полупериода симметричной функции следует выбрать максимально возможным, равным 9, а при использовании ЕС ЭВМ число Р интервалов не ограничивается.
7. Определить по данным значениям в конце каждого -го интервала и занести их в табл.3
Таблица 3
Результаты обработки экспериментальных данных
| Значение функции в конце интервала разбиения полупериода | Максимальное значение функции | ||||
| Исследуемая величина | Номер интервала | ||||
| … | |||||
| U(n), V | |||||
| iR(n), A | |||||
| IL(n), A | |||||
| IC(n), A |
8. Аналогично выполнить определение i(n).
9. Выполнить гармонический анализ исследуемых величин, рассчитав амплитуды и начальные фазы 1, 3 и 5-й гармоник. Результаты привести в табл. 4.
Таблица 4
| Исследуемая величина | К=1 | К=3 | К=5 | |||
| Ам1 | Ψа1, …° | Ам3 | Ψа3, …° | Ам5 | Ψа5, …° | |
| U(n), V | ||||||
| iR(n), A | ||||||
| IL(n), A | ||||||
| IC(n), A |
10. По данным таблицы записать выражения для мгновенных значений исследуемых величин и начертить по ним соответствующие графики, показав на них как каждую из гармонических составляющих, так и результирующую функцию.
11. Рассчитать значения коэффициентов, характеризующих форму кривых анализируемых величин. Результаты занести в табл.5.
Таблица 5
| Исследуемая величина | Отношение амплитуд | Ка | Ки | |
| Ам3/ Ам1 | Ам5/ Ам1 | |||
| U(n), V | ||||
| iR(n), A | ||||
| IL(n), A | ||||
| IC(n), A |
12. Сделать выводы по работе в целом, обратив внимание на влияние вида элементов на качественные и количественные характеристики токов и рациональный выбор числа гармоник, используемых для анализа при различной степени несинусоидальности функции.
